GPIO是通用的輸入輸出接口，可配置8種輸入模式，輸出模式下可控制端口輸出高低電平，用于點亮LED、控制蜂鳴器、模擬通信協議等；輸入模式下可以讀取端口的高低電平或者電壓，用于讀取按鍵、外接模塊的電平信號、ADC的電壓采集等。
一、GPIO的輸出
當GPIO引腳被配置為輸出模式時，其核心目的是由MUC主動控制引腳的電平狀態（高電平VDD或低電平VSS/GND），從而驅動外部電路或者信號其他設備。
GPIO輸出模式的主要特點
????????1.可配置的輸出類型：
?推挽輸出：引腳內部包含一個 PMOS（上管）和一個 NMOS（下管）晶體管。當輸出高電平? 時，PMOS 導通，NMOS 截止，引腳連接到?VDD。當輸出低電平時，PMOS 截止，NMOS 導通，引腳連接到VSS。
- 特點：有較強的驅動能力，不依賴外部電路，輸出的高低電平比較準確。
開漏輸出：引腳內部僅包含一個 NMOS（下管）晶體管。當輸出低電平時，NMOS 導通，引腳連接到VSS。當輸出高電平時，NMOS 截止，引腳處于高阻態（相當于斷開）。
- 特點：依賴上拉，電平轉換，驅動能力較弱（高電平）。
????????2.可配置的輸出速度：
STM32允許為輸出引腳配置不同的壓擺率。這決定了引腳電平從低到高或從高到低切換的速度。
一般通常分為低速、中速、高速、超高速。
低速：最低功耗、最低噪聲。一般適用于不頻繁切換的引腳（如LED指示燈、控制使能信號）。
中速：平衡功耗、噪聲和速度。
高速：最快的切換速度。一般適用于需要高頻切換的引腳（如SPI、USART時鐘線、PWM輸出）。
超高速：在部分高性能型號上提供，速度最快。
? ? ? ? 3.輸出數據寄存器
ODR：直接控制引腳輸出電平。
- 寫1到對應的ODR位：輸出高電平（在推完模式下）使輸出管截止（在開漏模式下，需外部上拉才能呈現高電平）。
- 寫0到對應的ODR位：輸出低電平（在推挽和開漏模式下都使輸出管導通拉低）。
BSRR：?位設置/復位寄存器。這是一個更高效、更常用的操作 ODR 的方式，特別適合原子操作（避免讀-修改-寫操作在多任務環境中的競爭條件）。
BSRR的低 16 位：寫1將對應的 ODR 位置1(輸出高/開漏截止)。
BSRR的高 16 位：寫1將對應的 ODR 位置0(輸出低/開漏導通)。
寫0到BSRR的任何位無效果。這允許只改變需要改變的位而不影響其他位。
????????4.可選的內部上拉/下拉電阻
即使在輸出模式下，也可以選擇啟用內部的上拉或下拉電阻。
主要用途：
在MCU剛啟動或者復位后、GPIO 配置完成前，內部上拉/下拉可以提供一個確定的初始電平，防止引腳懸空導致的不確定狀態。
二、如何配置 GPIO 為輸出模式
????????1.使能GPIO端口時鐘：
在RCC寄存器中使能對應GPIO端口（GPIOA,GPIOB）的時鐘。這是必要的！
? ? ? ? 2.配置引腳模式：
在GPIOx_MODER寄存器中寄存器中將對應引腳的模式位設置為01(輸出模式)。
? ? ? ? 3.配置輸出類型：
在 GPIOx_OTYPER 寄存器中設置對應引腳的輸出類型位：
- 0 = 推挽輸出
- 1 = 開漏輸出
? ? ? ?4.配置輸出速度：
在 GPIOx_OSPEEDR 寄存器中設置對應引腳的速度位（選擇低速、中速、高速或超高速）。
? ? ? ?5.（可選）配置上拉/下拉：
?在 GPIOx_PUPDR 寄存器中設置對應引腳的上拉/下拉位：
00 = 無上拉下拉
01?= 上拉10?= 下拉11?= 保留 (通常不用)
? ? ? ?6.設置初始輸出電平：
通過 GPIOx_ODR 或更推薦使用 GPIOx_BSRR 寄存器設置引腳初始輸出狀態（高或低）。
GPIO的輸出總結
STM32 的 GPIO 輸出功能強大且靈活。理解?推挽?和?開漏?兩種輸出類型的原理、特點和應用場景是核心。合理配置?輸出速度?和?上拉/下拉?電阻對于優化性能、降低功耗和噪聲至關重要。熟練掌握通過?ODR?和?BSRR?寄存器（或庫函數）控制引腳電平是實際編程的基礎。始終牢記引腳的?電氣特性限制（電壓、電流）是安全可靠設計的前提。
三、GPIO的輸入
當 GPIO 引腳被配置為輸入模式時，其核心目的是由 MCU 讀取引腳上來自外部電路的電平狀態（高電平VDD或低電平VSS/GND）。MCU 不會主動驅動該引腳的電平，而是檢測外部施加在引腳上的電壓。
GPIO 輸入模式的主要特點
????????1.高輸入阻抗：
- 配置為輸入模式的 GPIO 引腳呈現非常高的輸入阻抗（通常在兆歐姆級別）。這意味著從外部電路汲取的電流非常微小（通常在微安級別）。
優點：?不會顯著加載（影響）外部信號源，適合讀取傳感器信號、按鍵狀態等微弱或高阻抗信號。
? ? ? ? 2.可配置的輸入特性：
STM32 為輸入引腳提供了三種主要的配置選項，用于確定引腳在無外部驅動信號時的默認狀態或抗干擾能力：
浮空輸入：內部既不上拉也不下拉。引腳完全“懸空”。
上拉輸入：在引腳和VDD之間內部連接一個電阻（典型值 30KΩ - 50KΩ）。
下拉輸入：在引腳和VSS之間內部連接一個電阻（典型值 30KΩ - 50KΩ）。
? ? ? ? 3.施密特觸發器：
所有 STM32 GPIO 輸入引腳都包含施密特觸發器。
作用：?對輸入信號進行整形。
? ? ? ? 4.輸入數據寄存器
IDR：?輸入數據寄存器。這是讀取引腳當前電平狀態的地方。
讀取IDR寄存器中對應引腳的位：
0?= 檢測到低電平 (引腳電壓 <?V_IL)1?= 檢測到高電平 (引腳電壓 > V_IH)
四、如何配置GPIO為輸入模式
使能 GPIO 端口時鐘：?在 RCC 寄存器中使能對應 GPIO 端口（如 GPIOA, GPIOB）的時鐘。必須步驟！
配置引腳模式：?在 GPIOx_MODER 寄存器中將對應引腳的模式位設置為?
00?(輸入模式)。配置上拉/下拉：?在 GPIOx_PUPDR 寄存器中設置對應引腳的上拉/下拉位：
00?= 浮空輸入 (無上拉下拉 -?慎用)01?= 上拉輸入10?= 下拉輸入11?= 保留 (通常不用)
(可選) 配置模擬模式：?如果該引腳將用作 ADC、DAC 或 Comparator 的輸入，除了將 MODER 設置為模擬模式 (11)，通常也要求 PUPDR 配置為無上拉下拉 (00)。模擬模式會禁用施密特觸發器和數字輸入路徑。
//直接讀取 IDR 寄存器
if (GPIOA->IDR & GPIO_IDR_ID0) { // 檢查 PA0 對應位 (IDR bit0) 是否為 1// PA0 為高電平 (按鍵松開)
} else {// PA0 為低電平 (按鍵按下)
}一般適用場景：
按鍵/開關檢測：上拉輸入 + 按鍵接地：松開=高電平，按下=低電平。下拉輸入 + 按鍵接?VDD：松開=低電平，按下=高電平。
數字傳感器讀取：讀取數字傳感器（如數字溫度傳感器 DS18B20 - 需單總線協議、PIR 運動傳感器、霍爾開關）的輸出信號。
接收數字信號：
通信接口：UART RX, SPI MISO, I2C SDA (作為從機接收時), CAN RX 等。這些復用功能通常會自動或要求配置相應的輸入模式（浮空或上拉取決于協議）。
外部中斷源：配置為輸入是使用外部中斷/事件控制器 (EXTI) 的前提條件。
數字狀態監控：讀取外部設備的狀態信號（如就緒READY、忙BUSY、錯誤ERROR等）。
模擬信號采集 (ADC/DAC/COMP)：當引腳配置為模擬輸入模式時，它本質上是輸入模式的一個特例（MODER=11, PUPDR=00），信號直接連接到 ADC 轉換器、比較器或其他模擬外設，繞過施密特觸發器和數字輸入路徑。
電平檢測/監控：?監控電源狀態、外部邏輯電平等。
注意事項
1、避免浮空輸入：?這是導致不穩定、誤觸發、額外功耗的最常見原因之一。除非外部電路保證提供確定驅動（如推挽輸出信號）或用于模擬輸入，否則務必啟用內部上拉或下拉電阻！
2、輸入阻抗與信號源驅動能力：?雖然輸入阻抗很高，但如果信號源阻抗也很大（如長線、高阻抗傳感器），信號上升/下降時間會變慢，可能影響高速信號識別或增加噪聲敏感性。必要時可考慮緩沖器（如跟隨器）。
3、復用功能：?當引腳用作通信接口 (UART, SPI, I2C, CAN 等) 的輸入或外部中斷 (EXTI) 時，輸入模式（浮空、上拉）的配置需遵循外設或中斷的要求。參考參考手冊和外設章節。
GPIO的輸入總結
STM32 的 GPIO 輸入模式是感知外部數字世界的關鍵。核心在于理解浮空、上拉、下拉三種配置的區別與應用場景（上拉下拉是穩定性的保障），掌握施密特觸發器的抗噪作用，以及嚴格遵守電壓限制（特別是 5V Tolerant）。通過讀取?IDR?寄存器可以獲取引腳狀態。按鍵檢測可以很好的理解輸入模式原理和實踐。一定要避免浮空輸入和注意電壓兼容性是設計可靠系統的關鍵原則。
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